YBS101U-BİLİŞİM TEKNOLOJİLERİ
Ünite 3: İşletim Sistemleri ve Dosya Yönetimi
Giriş
Bilgi ve iletişim teknolojilerinde meydana gelen değişimler sonucunda insanlık tarihine damga vuran bilgisayar sistemleri, bireylerin günlük hayatına çeşitli şekillerde giriş yapmıştır. Bilgisayar sistemlerini yalnızca kişisel bilgisayarlar olarak düşünmemek gerekir. Akıllı cep telefonlarından oyun konsollarına, beyaz eşyalardan otomobillerdeki multimedya sistemlerine kadar bilgisayar sistemleri kullanılmaktadır. Bilgisayar sistemleri temel olarak donanım ve yazılım bileşenlerinden oluşmaktadır.
İşletim Sistemlerinin Tanımı, Tarihçesi ve Özellikleri
İşletim sistemleri, bilgisayarlarda bulunan yazılımlardır. Bu yazılımlar, bilgisayar sistemlerinin bir nevi yöneticileridir. Diğer bir deyişle, işletim sistemleri yazılım ve donanım arasında iletişim ve haberleşme gibi süreçleri yürütmektedir. Bu özel yazılımlar aracılığı ile bilgisayarda yüklü olan diğer yazılımlar ve özel programlar, mevcut donanım kaynaklarını kullanarak çalışmaya devam etmektedir. İşletim sistemleri ilk gerçek sayısal bilgisayarın tasarımcısı olan İngiliz matematikçi Charles Babbage tarafından geliştirilmiştir. Aradan geçen yıllarda işletim sistemleri dönemlere ayrılmıştır. 5. dönem olarak da adlandırılan 2015 sonrası başlayan ve günümüze kadar devam eden işletim sistemleri ise, özellikle mobil cihazların gelişmesine bağlı olarak mobil işletim sistemlerini çalıştırır olmuşlardır. İlk dönem işletim sistemlerinde arayüzler oluşturulamadığı için bilgisayarları kullanabilmek oldukça zordu. Daha sonraki dönemlerde, kullanıcıların rahatça bilgisayar sistemlerini kullanabilmeleri için etkileşimli arayüzler geliştirilmiş ve böylece bu işletim sistemleri sayesinde bilgisayarlar tüm evlere girmeye başlamış ve kullanımları kolaylaşmıştır. Arayüzler sayesinde işletim sistemleri donanım ve kullanıcılar arasında bir aracı-kolaylaştırıcı işlevi görmeye başlamıştır. Bahsedilen arayüzlerin etkileşimli olması, kolay kullanılabilir ve anlaşılabilir olması, kullanıcıyı yormaması ve çok basit olması beklenmektedir. İşletim sistemleri bilgisayarın ilk açılış anından itibaren devreye giren sistemlerdir. Güç tuşuna basıldığı ve bilgisayar açıldığı anda BIOS adı verilen açılış ekranı görüntülenir ve BIOS, bilgisayar donanımlarını ve aygıtlarını kontrol eder ve tanılar (tanımlar). BIOS, aynı zamanda, donanım taraması sırasında bir problemle karşılaştığında sesli ve görsel olarak hata mesajı verir ve bilgisayarın açılışını hata düzelene kadar durdurur. Bir sonraki aşamada BIOS, işletim sistemini yükler ve üzerindeki programlar hazır duruma gelir. Daha sonra bilgisayar sistemleri kullanıcının hizmetine sunulur.
İşletim Sistemlerinin Yönetim İşlevleri
İşletim sistemlerinin dört temel yönetim işlevi vardır. Bu işlemler sırasıyla dosya yönetimi, aygıt/giriş çıkış yönetimi, bellek yönetimi, işlem/süreç yönetimidir. İşletim sistemlerinin açıklanan dört temel yönetim işlevi dışında da bazı görevleri vardır. Bu görevler güvenlik
mekanizması, sistem performansı kontrolü, komut yorumlama, iletişim yönetimi, ağ iletişimi ve yönetimidir. Ayrıca, işletim sistemlerinde bilgisayar sistemlerinde bulunan dosyaların organizasyonunu sağlayan bir yapıya ihtiyaç vardır. Dosya yönetimi adı verilen bu sistemle yeni dosyaların veya klasörlerin oluşturulması, silinmesi, kopyalanması, kesilerek taşınması gibi görevler gerçekleştirilmektedir. Bunlara ek olarak, işletim sistemleri donanım aygıtlarının nasıl ve hangi durumlarda çalışacağının organizasyonunu da gerçekleştirmektedir. Aygıt yönetimi diğer bazı kaynaklarda “Giriş Çıkış Yönetimi (I/O Management)” olarak da isimlendirilmektedir. Aygıt yönetimiyle tüm giriş çıkış donanımlarının yönetimi ve koordinasyonu sağlanmaktadır. İşletim sistemlerinin bir diğer görevi de bilgisayarların ana belleği yönetmektir. Bilgisayarlar bazen işlemlerde belleğe aşırı bir yük bindirilebilir. Bu durumda, bellekte ilgili alanın paylaşımının yapılması, iş bittikten sonra belleğin boşaltılması ve belleğin genel anlamda yönetilmesi çok önemlidir. İşte bu durumda bellek yönetimiyle, işlemlerin hangi bellek parçasında çalıştırılacağı ile ilgili iş bölümünü işletim sistemi gerçekleştirir. Aynı zamanda işletim sistemleri işlemler ve süreçler arasında senkronizasyon ve iletişim için mekanizmalar sağlar. İşletim sistemlerinin en temel görevlerinden biri de işlemleri bir sıraya koymak, problemli durumlarda çökmelere karşı süreci durdurmak, işlemler yapılırken verimliliği artırmak, işleri etkin bir şekilde dağıtmak, çoklu görevlerde çakışmaları engelleyerek, her uygulamanın doğru süreçte çalışmasına olanak sağlamaktır. Özetle işletim sistemleri olmadan bilgisayar yalnızca donanım olarak kalır.
İşletim Sisteminin Yapısı ve Bileşenleri
İşletim sistemleri izleyen sıra ile oluşur: Sistemin en dışında grafik ögelerinin yer aldığı kullanıcı arayüz katmanı vardır. Sonra API’lerin yer aldığı kabuk katmanı ve en içte ise çekirdek katmanından oluşur. İşletim sistemlerinde kullanıcı arabirimi ya da kullanıcı arayüzü (graphical user interface/GUI) vardır. Bu ögeler, kullanıcıların işletim sistemlerini daha rahat ve kolay kullanabilmeleri, arka planda gerçekleşen süreçleri fark etmeden işlemlerini gerçekleştirebilmeleri amacıyla tasarlanmıştır. Kabuk (shell) katmanı, işletim sisteminin çekirdek ile kullanıcı arayüzü arasında yer alır. Bu parça bilgisayarın çekirdeğinin çevresini sararak ona kullanıcılardan gelen komutları iletmekten sorumlu katmandır. Kabuk ise, API adı verilen uygulama programlama arayüzlerini ve komutları içermektedir. Kabuk için komutların yorumlandığı yer de denilmektedir. Çekirdek (core) ise işletim sistemlerinin kalbi sayılır ve donanım aygıtlarıyla yazılım ve uygulamaları birbirine bağlayan, iletişimi kuran ve aralarında senkronizasyonu (iletişimi) sağlayan bileşendir. Çekirdek, aynı zamanda, süreçleri bir takvime bağlayarak süreçler arası iletişimi düzenleyen merkezi bir birimdir. Çekirdek bu nedenle işletim sistemlerinin özellikle işlem/süreç yönetimi ve aygıt yönetimi üzerinde çok önemli bir rol oynamaktadır.
Çekirdekler dört (4) türe ayrılmaktadır. Bunlar sırasıyla monolitik adı verilen tek parça çekirdekler, mikro çekirdekler, ekzo çekirdekler ve melez (hibrid) çekirdeklerdir. İşletim sistemlerinin görünen yüzü kullanıcı arayüzü iken görünmeyen ve karmaşık işlemlerin gerçekleştiği bölümü ise çekirdektir.
İşletim Sistemlerinin Türleri
İşletim sistemleri, “aygıt türüne” göre;
• sunucu işletim sistemleri • mobil işletim sistemleri • kişisel masaüstü işletim sistemleri • diğer işletim sistemleri
olarak 4 türe ayrılmaktadır.
“Kaynak kodu türüne” göre ise;
• açık kaynak kodlu işletim sistemleri • kapalı kaynak kodlu işletim sistemleri
olarak 2 türe ayrılırlar. Bunlardan birincisi olan sunucu (server) işletim sistemleri, sunucu bilgisayarlar adı verilen donanımları diğer bilgisayarlara oranla güçlü bilgisayarlara kurulan özelleştirilmiş işletim sistemleridir. İkinci olarak mobil işletim sistemleri, akıllı telefon ve tablet gibi taşınabilir cihazlara özel olarak geliştirilmiş işletim sistemleridir. Üçüncüsü ise masaüstü (desktop) ve dizüstü (notebook/ laptop) bilgisayarlarda kullanılan işletim sistemleridir. Bu sistemler, aynı zamanda, “kişisel masaüstü işletim sistemleri” olarak adlandırılmaktadır. Bu sistemlerin bilinen en tanınmış örnekleri Microsoft Windows, Apple MacOS, Linux, Ubuntu, Chrome OS’dur. İşletim sistemleri de, en temel yazılımlardan biri olarak açık kaynak kodlu ve kapalı kaynak kodlu olarak ikiye ayrılırlar. Açık kaynak kodlu yazılımlar, kaynak kodları üzerinde herkesin değişiklik yapıp yazılımın istenildiği gibi özelleştirilebildiği, hatalarının giderildiği yazılımlardır. Kaynak kodları diğer geliştiricilere ve topluluklara açık olmayan yazılımlara kapalı kaynak kodlu yazılımlar denilmektedir. Kapalı kaynak kodlu işletim sistemleri ve yazılımların büyük bölümü ücretli ve tescilli uygulamalardır. Bu yazılımlar para ile alınıp satılmaktadır.